linux读书摘要--正规表示法与文件格式化处理

声明：本文章为《鸟哥的Linux私房菜》读书摘要！

正规表示法

正规表示法(Regular Expression, RE,或称为常规表示法)是透过一些特殊字符的排列，用以『搜寻/取代/删除』一列或多列文字字符串，简单的说，正规表示法就是用在字符串的处理上面的一项『表示式』。正规表示法就是处理字符串的方法，他是以行为单位来进行字符串的处理行为，正规表示法透过一些特殊符号的辅助，可以让使用者轻易的达到『搜寻/删除/取代』某特定字符串的处理程序！

正规表示法的字符串表示方式依照不同的严谨度而分为：基础正规表示法与延伸正规表示法。延伸型正规表示法除了简单的一组字符串处理之外，还可以作群组的字符串处理，例如进行搜寻VBird或netman或lman的搜寻，注意，是『或(or)』而不是『和(and)』的处理，此时就需要延伸正规表示法的帮助。

正规表示法与通配符是完全不一样的东西！通配符(wildcard)代表的是bash操作接口的一个功能』，但正规表示法则是一种字符串处理的表示方式。

基础正规表达法

语系对正规表示法的影响
文件其实记录的仅有 0与1，我们看到的字符文字与数字都是透过编码表转换来的。由于不同语系的编码数据并不相同，所以就会造成数据撷取结果的差异了。举例来说，在英文大小写的编码顺序中，zh_TW.big5及C 这两种语系的输出结果分别如下：
LANG=C 时：0 1 2 3 4 ... A B C D ... Z a b c d ...z
LANG=zh_TW 时：0 1 2 3 4 ... a A b B c C d D ... z Z

所以使用正规表示法时，需要特别留意当时环境的语系为何

由于一般我们在练习正规表示法时，使用的是兼容于POSIX的标准，因此就使用『C』这个语系。

有些特殊符号需要我们记忆

grep的一些进阶选项

grep 在数据中查寻一个字符串时，是以 " 整行 " 为单位来进行数据的撷取的！』也就是说，假如一个文件内有 10 行，其中有两行具有你所搜寻的字符串，则将那两行显示在屏幕上，其他的就丢弃了！

基础正规表示法练习

练习前的设置

语系已经使用『export LANG=C; export LC_ALL=C』的设定值；
grep 已经使用 alias 设定成为『grep --color=auto』

例题一、搜寻特定字符串

反向选择：也就是说，当该行没有'the'这个字符串时才显示在屏幕上

如果你想要取得不论大小写的the这个字符串

例题二、利用中括号[]来搜寻集合字符
如果我想要搜寻 test 或taste这两个单字时，可以发现到，其实她们有共通的't?st'存在

其实[]里面不论有几个字符，他都仅代表某『一个』字符，所以，上面的例子说明了，我需要的字符串是『tast』或『test』两个字符串而已
如果想要搜寻到有 oo 的字符时

但是，如果我不想要oo前面有g的话

再来，假设我oo前面不想要有小写字符，所以，我可以这样写[^abcd....z]oo ，由于小写字符的ASCII上编码的顺序是连续的，也可以这样写 [^a-z]oo

由于考虑到语系对于编码顺序的影响，因此除了连续编码使用减号『-』之外，你也可以使用如下的方法

例题三、行首与行尾字符^ $

我们在例题一当中，可以查询到一行字符串里面有the的，那如果我想要让the只在行首列出，则需要制表符。

如果我想要开头是小写字符的那一行就列出

那个^符号，在字符集合符号(括号[])之内与之外是不同的！在[]内代表『反向选择』，在 [] 之外则代表定位在行首的意义

那如果我想要找出来，行尾结束为小数点(.)的那一行

特别注意到，因为小数点具有其他意义(底下会介绍)，所以必须要使用跳脱字符(\)来加以解除其特殊意义
不过，你或许会觉得奇怪，但是第 5~9 行最后面也是 . 啊～怎么无法打印出来？这里就牵涉到Windows平台的软件对于断行字符的判断问题了！我们使用cat -A将第五行拿出来看，你会发现：

在Linux与Windows上的差异，在上面的表格中我们可以发现5~9行为Windows的断行字符 (^M$) ，而正常的Linux应该仅有第10 行显示的那样($)。所以那个.自然就不是紧接在$之前喽。

如果我想要找出来，哪一行是『空白行』，也就是说，该行并没有输入任何数据

不要空白行，不要#开头的注释行

例题四、任意一个字符.与重复字符*
我们知道通配符*可以用来代表任意(0或多个)字符，但是正规表示法并不是通配符，两者之间是不相同的
. (小数点)：代表『一定有一个任意字符』的意思；
* (星星号)：代表『重复前一个字符，0到无穷多次』的意思，为组合形态；

假设我需要找出g??d的字符串，亦即共有四个字符，起头是g而结束是d

* 代表的是『重复0个或多个前面的RE字符』的意义，因此，『o*』代表的是：『拥有空字符或一个o以上的字符』
当我们需要『至少两个 o 以上的字符串』时，就需要ooo*

如果我想要字符串开头与结尾都是g，但是两个g之间仅能存在至少一个o ，亦即是 gog, goog, gooog....等等

.*就代表零个或多个任意字符

例题五、限定连续 RE 字符范围 {}
我想要找出两个到五个 o 的连续字符串，该如何作？这时候就得要使用到限定范围的字符{}了。但因为{与}的符号在shell是有特殊意义的，因此，我们必须要使用跳脱字符\来让他失去特殊意义才行。

我们要找出g后面接2到5个o，然后再接一个g 的字符串

如果我想要的是2个
o 以上的 goooo....g呢？除了可以是gooo*g，也可以是go\{2,\}g

基础正规表示法字符汇整 (characters)

sed工具

sed本身也是一个管线命令，可以分析standard input的。sed还可以将数据进行取代、删除、新增、撷取特定行等等的功能

下面来看看具体的应用例程。

如果题型变化一下，举例来说，如果只要删除第2行，可以使用『nl /etc/passwd | sed '2d'』来达成，至于若是要删除第3 到最后一行，则是『nl /etc/passwd | sed '3,$d'』的啦，那个钱字号『$』代表最后一行！

这个范例的重点是『我们可以新增不只一行喔！可以新增好几行』但是每一行之间都必须要以反斜杠『\』来进行新行的增加喔！所以，上面的例子中，我们可以发现在第一行的最后面就有\存在。

我们以前想要列出第11~20 行，得要透过『head -n 20 | tail -n 10』之类的方法来处理，很麻烦啦～sed则可以简单的直接取出你想要的那几行。

除了整行的处理模式之外，sed 还可以用行为单位进行部分数据的搜寻并取代的功能喔！基本上sed的搜寻与取代的与vi 相当的类似（注意与c功能的不同用法）

使用底下这个取得IP数据的范例，一段一段的来处理给您瞧瞧，让你了解一下什么是咱们所谓的搜寻并取代

假设我只要MAN存在的那几行数据，但是含有# 在内的批注我不想要，而且空白行我也不要

直接修改文件内容(危险动作)

sed的『-i』选项可以直接修改文件内容，这功能非常有帮助！举例来说，如果你有一个100万行的文件，你要在第 100 行加某些文字，此时使用 vim可能会疯掉！因为文件太大了！那怎办？就利用sed啊！透过 sed直接修改/取代的功能，你甚至不需要使用vim去修订。

延伸正规表示法
在上节的例题三的最后一个例子中，我们要去除空白行与行首为#的行列，使用的是
grep -v '^$' regular_express.txt | grep -v '^#'
需要使用到管线命令来搜寻两次！那么如果使用延伸型的正规表示法，我们可以简化为：
egrep -v '^$|^#' regular_express.txt
延伸型正规表示法可以透过群组功能『|』来进行一次搜寻！那个在单引号内的管线意义为『或 or』啦！是否变的更简单呢？此外，grep预设仅支持基础正规表示法，如果要使用延伸型正规表示法，你可以使用grep -E，不过更建议直接使用egrep！直接区分指令比较好记忆！其实egrep与 grep -E是类似命令别名的关系

文件的格式化与相关处理

格式化打印： printf

printf.txt文件

我们将每个数据都以[tab]作为分隔，但是由于 Chinese长度太长，导致 English中间多了一个 [tab] 来将资料排列整齐
在 printf 后续的那一段格式中，%s代表一个不固定长度的字符串，而字符串与字符串中间就以\t这个 [tab]分隔符来处理！你要记得的是，由于\t与 %s中间还有空格，因此每个字符串间会有一个[tab]与一个空格键的分隔。

%10s代表的是一个长度为10个字符的字符串字段， %5i 代表的是长度为 5个字符的数字字段，至于那个%8.2f则代表长度为 8 个字符的具有小数点的字段，其中小数点有两个字符宽度。我们可以使用底下的说明来介绍%8.2f的意义：
字符宽度： 12345678
%8.2f 意义： 00000.00

awk：好用的数据处理工具

awk 也是一个非常棒的数据处理工具！相较于sed 常常作用于一整个行的处理，awk 则比较倾向于一行当中分成数个『字段』来处理

awk可以处理后续接
的文件，也可以读取来自前个指令的 standard output 。但如前面说的，awk主要是处理『每一行
的字段内的数据』，而默认的『字段的分隔符为 "空格键"或"[tab]键"』！举例来说，我们用last 可
以将登入者的数据取出来，结果如下所示：

若我想要取出账号与登入者的IP，且账号与 IP之间以[tab] 隔开，则会变成这样：

上表是awk最常使用的动作！透过 print 的功能将字段数据列出来！字段的分隔则以空格键或[tab]按键来隔开。

在awk 的括号内，每一行的每个字段都是有变量名称的，那就是 $1, $2...等变量名称。以上面的例子来说，dmtsai 是 $1，因为他是第一栏嘛！至于 192.168.1.100是第三栏，所以他就是$3 啦

整个awk 的处理流程是：
1. 读入第一行，并将第一行的资料填入$0, $1, $2.... 等变数当中；
2. 依据"条件类型"的限制，判断是否需要进行后面的 "动作"；
3. 做完所有的动作与条件类型；
4. 若还有后续的『行』的数据，则重复上面1~3 的步骤，直到所有的数据都读完为止。

经过这样的步骤，你会晓得， awk 是『以行为一次处理的单位』，而『以字段为最小的处理单位』。好了，那么awk 怎么知道我到底这个数据有几行？有几栏呢？这就需要awk 的内建变量的帮忙啦～

我们继续以上面last -n 5 的例子来做说明，如果我想要：
 列出每一行的账号(就是$1)；
 列出目前处理的行数(就是awk 内的 NR变量)
 并且说明，该行有多少字段(就是awk 内的 NF变量)
则可以这样：

awk的逻辑运算字符

在 /etc/passwd 当中是以冒号":" 来作为字段的分隔，该文件中第一字段为账号，第三字段则是UID。那假设我要查阅，第三栏小于10 以下的数据，并且仅列出账号与第三栏，那么可以这样做：

有趣吧！不过，怎么第一行没有正确的显示出来呢？这是因为我们读入第一行的时候，那些变数$1,$2... 默认还是以空格键为分隔的，所以虽然我们定义了FS=":" 了，但是却仅能在第二行后才开始生效。那么怎么办呢？我们可以预先设定awk 的变量啊！利用 BEGIN 这个关键词

awk的指令间隔：所有 awk 的动作，亦即在 {} 内的动作，如果有需要多个指令辅助时，可利用分号『;』
间隔，或者直接以 [Enter] 按键来隔开每个指令，例如上面的范例中，鸟哥共按了三次[enter] 喔！
逻辑运算当中，如果是『等于』的情况，则务必使用两个等号『 ==』！
格式化输出时，在 printf 的格式设定当中，务必加上 \n ，才能进行分行！
与 bash shell 的变量不同，在 awk 当中，变量可以直接使用，不需加上$ 符号。

文件比对工具

同一个软件包的不同版本之间，比较配置文件与原始档的差异』。很多时候所谓的文件比对，通常是用在ASCII 纯文本档的比对上的。常用的文件对比指令有diff、cmp和patch

diff就是用在比对两个文件之间的差异的，并且是以行为单位来比对的！一般是用在 ASCII纯文本档的比对上。由于是以行为比对的单位，因此 diff通常是用在同一的文件(或软件)的新旧版本差异上

假如我们要将/etc/passwd 处理成为一个新的版本，处理方式为：将第四行删除，第六行则取代成为『no six line』，新的文件放置到/tmp/test 里面，那么应该怎么做

接下来讨论一下关于diff 的用法

cmp主要也是在比对两个文件，他主要利用『字节』单位去比对，因此，当然也可以比对 binary file啰～(还是要再提醒喔，diff 主要是以『行』为单位比对，cmp 则是以『字节』为单位去比对，这并不相同！

patch这个指令与 diff 可是有密不可分的关系啊！我们前面提到， diff可以用来分辨两个版本之间的差异，举例来说，刚刚我们所建立的 passwd.old及 passwd.new 之间就是两个不同版本的文件。那么，如果要『升级』呢？就是『将旧的文件升级成为新的文件』时，应该要怎么做呢？其实也不难啦！就是『先比较先旧版本的差异，并将差异档制作成为补丁档，再由补丁档更新旧文件』即可。

一般来说，使用diff 制作出来的比较文件通常使用扩展名为.patch 啰。至于内容就如同上面介绍的样子。基本上就是以行为单位，看看哪边有一样与不一样的，找到一样的地方，然后将不一样的地方取代掉！以上面表格为例，新文件看到- 会删除，看到 +会加入！好了，那么如何将旧的文件更新成为新的内容呢？就是将 passwd.old改成与 passwd.new 相同！可以这样做：

文件打印准备：pr

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